结合工程实例分析公路工程中软基处理常见方法

2009-06-12杨少鸿

中国新技术新产品 2009年9期

关键词：软基处理公路

杨少鸿

摘要：高速公路建设过程中，软基处理是每个施工单位都面临的问题，本文结合福建浦南高速公路工程B5标施工实际情况，对软基施工常见处理方法做一些探讨。

关键词：公路；软基；处理

1 概述

本合同段软土路段主要位于沟谷内，上部为水田，积水，表层多为耕植土，分布淤泥、淤泥质土，厚度一般约2.0-4.0m，性质差，强度低，影响路基稳定，易引起不均匀沉降。

软土是指以水下沉积的软弱粘性土或淤泥为主的地层，有时也夹有少量的腐泥或泥炭层。大部分软土的天然含水量在30%～70%，孔隙比1.0～1.9，压缩性系数为0.005～0.02，抗剪强度低，触变性、流变性显著。软土在我国沿海、沿湖、沿河地带有广泛分布。近年来，随着我国公路建设的规模日益扩大，难度不断提高，公路建设对软土处治提出了更高的要求。以下结合浦南高速公路B5标实际情况，对软土的处理提出自己的看法和建议，仅供同类工程施工时参考。

2 工程概况

福建省浦南高速公路B5标起点位于福建省建阳市将口镇起始桩号K119+450～K133+900，全长14.45公里，其中路基长度13.17公里。全标段软基5.45公里，占路基总长的41%。本标段软基路段主要位于沟谷内，上部为水田，积水，表层多为耕植土，分布淤泥、淤泥质土，松散泥砂土，性质差，强度低，土质含水量大，孔隙比较大，抗剪能力低，固结慢等，软土覆盖层厚度在2～4 m之间，为不良地质地段，无法满足高速公路堆填路基及道路活荷载的要求。

3 软基的处理

3.1 根据填土高度及软基情况采用以下几种处理方式：换填、铺设砂垫层加土工格室、砂桩。

软弱土层厚度小于2m，或软弱土层厚度大于2m小于3m且路基高度较高时，采用挖除淤泥，换填符合路基填筑要求填料的方式。

软弱土层厚度小于3m，且路基高度不太高时，采用砂垫层加土工格室的方式。

软弱土层厚度大于3m，采用砂桩的处理方式。砂桩直径0.45m,梅花型布置，桩距根据填土高度及软基情况而定。

位于软土地基上同时填土高度在6m以上的板涵或箱涵，均应采用反开槽施工，反开槽高度一般控制在3m高度。

3.2 挖除换填法：对于深度不太大的软基工程，在路堤范围内，将需要处理的软土挖除，动力触探合格后，用透水性材料换填，可采用分段挖除，分段分层回填的方法。置换材料应采用即使受到水浸也不致降低承载力的透水性材料。必须进行充分压实。透水性材料，主要为砂土、砂、砾石、卵石、片碎石等，其主要物性指标如表1。

挖出换填透水性材料处置软基，效果最好，由于完全挖开处理，不会留有隐蔽危害，但是费用也较大，因此一般换填至超过地下水位以上30cm即可采用回填素土的方法，所回填的素土应满足CBR〉8%，低液限，如果有条件设置渗沟、盲沟的话，对于路基的稳定会大有好处。

3.3 铺设砂垫层加土工格室法

对于软弱土层厚度小于3m且含水量大，路基高度不太高时，在软土地基上敷垫0.5ｍ厚的砂垫层。这样可达到固结软土层，使砂垫层起到上部排水层作用；同时，砂垫层又成为填土内的地下排水层，以降低填土内的水位；在进行填土及地基处理施工时，为施工机械提供良好的通行条件。

3.3.1 材料要求

砂垫层材料宜采用干净的中粗砂，细度模数>2.7，含泥量小于5%，应具有良好的透水性，渗透系数不小于0.005 cm/s，不含有机质、粘土块和其他有害物质，砂砾的最大粒径不得大于50mm。

土工格室采用设计抗拉强度不小于150MPa，延伸率不大于15%,高度10cm。

3.3.2 施工方法

砂垫层施工一般采用自卸汽车与推土机联合操作。要尽量做到均匀一致。原地面设置50cm的砂垫层，起到横向排水的作用，并分两层进行压实，每侧超出路基地宽200cm，以防止填土时砂垫层外缘被土覆盖，堵住排水路径。

对于地基土层不均匀，可能发生局部不均匀沉降和侧向变位，可利用敷垫土工格室来增强地基承载力、减少地基局部沉降和侧向变位，土工格室应按垂直路线方向铺设，以改善其受力性能，两幅格室之间用 U型铆钉联接，接缝应尽可能靠近路基中部，不能设在路堤边坡范围内，铺设宽度为土工格室所在位置路基的宽度。土工格室四周应超过填土边缘，端部卷入填土内，上面用填土压紧。

3.4 砂桩法

3.4.1对粘性土加固机理

砂桩加固软弱粘性土地基的主要起置换和排水作用，还可以形成复合地基，可提高地基的承载力和整体稳定性。

置换作用。砂桩加固软弱地基主要是利用砂桩本身的强度形成复合地基，提高地基承载力和地基的整体稳定性，地基沉降也变小。砂桩复合地基承受外荷载时，发生压力向砂桩集中的现象，使桩周土承受的压力减小，沉降也相对减小。砂桩复合地基与天然的软弱粘性土地基相比，地基承载力增大率和沉降减小率都与置换率成正比。

排水作用。砂桩在粘土地基中形成一个良好的排水通道，起到排水砂井的作用，且缩短了孔隙水的水平渗透路径，加速软土的排水固结，使沉降稳定地基得以加固。

3.4.2 砂桩施工程序

铺砂。在砂桩施工之前，地表面先铺一砂垫层。并设置排水沟。桩机就位后。套管底端接上管靴，放置在设计桩位上。打桩。用振动锤振打至设计深度；投砂。根据桩长情况与灌砂量要求投入足量砂，在投砂中射水形成饱和砂。在拔管过程中，振动使砂密实。

拔管。启动振动器或桩锤，同时起拔桩管，活瓣自动打开，开始向土孔内灌砂，拔管过程中按要求进行反插，按实际桩长推算砂量，补足砂料并富余0．2 m 以上，拔管速度要控制在2.5～3 m/min范围内，桩头留振时间10 s以上，以确保桩体的连续及密实。待桩管完全拔出，砂桩施工即告结束。

3.4.3 施工注意事项：

按设计图间距布置砂桩。用不同颜色标志已打入或待打入的桩位；导杆应始终保持竖直，并经常检查。打入深度按设计规定；允许以较快的速度打入，但桩管拔出速度应严格控制。留心桩管拔出时砂在成拱作用下与套管一起被上提产生间隙，这样常使软土侵入砂桩切断砂柱；砂桩中的砂应采用含泥量不大于3%的中粗砂，细度模数大于2.7，有机质含量不大于1%，渗透系数不小于0.005 cm/s。砂料应保持干燥，灌砂率不小于95%。砂桩灌入桩孔中的砂子不得含有5cm及以上的碎石；软土厚度不大时，砂桩桩长要求打穿软土层；砂桩施工顺序采用由中间向外围或隔排施工。

4 软基处理施工注意事项

4.1 在软基处理前应将路基表土及浮泥清除干净，并用透水性材料回填做好路拱，在路基两侧开挖排水沟，在预压区应设置与砂垫层相连的纵横向排水盲沟，以保证路基施工期间的排水畅通。

4.2 由于本项目软基多为山间沉积软土，一般软土层底部会出现倾斜的状态；设计中软基处理的桩长统一为一个数值，这样就会存在单个桩长不足或过长的现象。所以在清表后，我们每隔50～100m增设一些静力触探孔或钻孔，以验证设计依据地层条件的准确性及确定合理的处理深度。

4.3 对于桥台及结构物地段，首先应对软土地基进行处理，并填土至设计标高。待其预压时间大于6个月，沉降趋于稳定后，才能进行反开挖施工。沉降稳定标准为路基中心表面沉降速率不大于3cm/月。

5 软基路段施工监控

本工程线路长，地质情况变化复杂，且大部分地段均为高填土，为保证全线软土路基施工的安全和稳定，特别是高填方路堤和桥头路堤，进行了沉降与稳定观测监控。

5.1 监测断面组成：位移桩（路基坡脚线外2米，每边一个）、沉降板（路基中心一个、距路肩1米各一个）。沉降位移桩埋设方式详见图1。